KR101924454B1 - 흐름 센서를 포함하는 오존-기반 살균 장치 - Google Patents

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Abstract

오존-기반 살균 장치는 압력 하에서 물이 제공되는 워터 주입구를 갖는 일반적으로 속이 빈 바디를 갖는 믹서; 워터 주입구에 의해 안내되는 물의 일반적으로 원뿔형 스프레이를 생성하는 스프레이 노즐; 오존이 풍부한 가스를 위한 가스 주입구와 교류하는 접촉 챔버; 및 스프레이 노즐과 동축이며 스프레이 노즐로부터 이격된 접촉 챔버로부터의 출구 구멍을 포함하도록 구성된다. 전기적 흐름 감지 장치는 믹서를 통과하는 물의 흐름에 의해 유발되는 진동에 따라 스프레이 노즐을 통한 물의 유량을 감지한다. 전기적 흐름 감지 장치는 바람직하게 믹서에 형성된 포켓에 위치되며, 세팅형 물질에 적어도 주변부 주위에 내장된 압전 센서를 포함한다. 바람직한 믹서의 구성이 또한 개시된다.

Description

흐름 센서를 포함하는 오존-기반 살균 장치 {OZONE-BASED DISINFECTING DEVICE COMPRISING A FLOW SENSOR}
본 발명은 오존-기반 살균 장치에 관한 것으로, 장치는 사용 시 그 안에 포함된 효과적이고 적절한 양의 오존을 갖는 워터 스프레이를 생성한다. 보다 구체적으로, 본 발명은 다른 많은 분야에 활용될 수 있으나, 특히 식품과 관련되어 사용되기에 적합한 오존-기반 살균 장치에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 동일 출원인의 공개된 발명인 PCT 출원 제2010/001279호에 개시된 살균 장치와 관련한다.
미생물의 번식은 식품 가공 산업 및 그 소비자들에 있어 주된 걱정거리이다. 식품에 있어서 병원성 미생물의 존재는 잠재적으로 식중독을 일으킬 수 있다.
차아염소산나트륨(sodium hypochlorite), 하이포아염소산칼슘(calcium hypochlorite), 이염화아이소사이아누르산나트륨(sodium dichloroisocyanurate), 및 4기암모늄 화합워터와 같은 염소-기반의 화학 물질들(quaternary ammonium compounds)은 지난 과거에 식품을 살균하기 위해 사용되었다. 그러나, 염소는 pH 6 내지 8 사이에서 가장 효과적이며, 이 pH 범위 밖에서는 효과가 떨어진다. 또한, 염소는 클로라민류(chloramines), 트리할로메탄(trihalomethanes)과 같은 인체에 해로운 독성 부산물들을 생산할 수 있다.
그에 따라, 유럽 연합은 사용규제법규(EU Directive 2092/91)에 따라, 식품을 살균(위생 처리)하는 데에 염소 화합물의 사용을 제한하였다. 따라서 식품의 살균 처리를 위한 염소 비-함유 기반의 물질들을 사용하는 향상된 기술 개발의 노력이 진행되었다. 그 결과 오존의 특성을 이용한 살균 처리에 관한 관심이 증가되었다. 식품 살균을 위한 오존의 사용은 미국식품의약관리국(FDA)에 의해 인가되었다.
오존은 접촉 시간 대비 염소의 대략 1.5배의 산화 포텐셜(oxidation potential)을 가져, 염소보다 일반적으로 4배에서 5배의 항균 작용을 하는 것으로 보고되었다.
오존은 높은 반응성 산화제로 확인되어, 박테리아와 같은 미생물을 죽일 수 있고 살충제 및 제초제와 같은 다른 화학 물질들과 반응할 수 있다. 물론, 오존의 주된 이점은 산소로 자연적 분해되어, 비-독성 가스로 분해됨에 따라 오존의 사용이 식품 살균에 보다 이롭다는 것이다. 그러므로 식품에 악취나 부패를 주지 않고 잔여 화합물 또는 독성 잔여물을 남기지 않는다. 헹굼물은 환경으로 방출될 수 있으며 또는 추가적인 처리나 오염 제거를 하지 않고 다른 곳에 활용될 수 있다.
출원인이 알고 있는 종래 기술의 오존을 사용한 살균 처리에서, 벤투리 주입 시스템들(venturi injection systems) 및 버블 디퓨져들(bubble diffusers)은 오존을 물에 혼합하여 이용된다. 벤투리 인젝터들의 경우, 물은 수렴하는 원뿔형 바디(conical body)를 통해 가압되어, 시스템의 주입구와 출구 사이의 압력 차이를 유발한다. 이는 인젝터의 바디 내부에 진공을 생성하여, 흡입 포트를 통해 오존이 풍부한 공기(ozone rich air)의 흐름을 유발시킨다.
버블 디퓨져의 경우, 오존이 풍부한 공기는 물 표면 아래에 버블들에 채워진다. 이하에서 확인될 문제점들을 별론으로, 버블 디퓨져들은 디퓨져 홀들이 빈번하게 시간에 대하여 오류가 생겨 시스템의 효율을 감소시킨다.
두 가지 예시에서, 오존은 일반적으로 오존이 풍부한 공기로부터 물에 용해되어, 오존의 살균 능력의 상당한 비율은 물 자체의 살균에서 소비될 수 있다. 이는 예를 들어 신선한 농산물과 같은 중요한 목표물에 대한 효율적인 살균을 위해 이용할 수 있는 오존의 양을 감소시킨다.
또한, 이러한 종래의 시스템들은 자유 오존 가스가 허용 기준치보다 더 높은 농도로 공기 중으로 방출될 수 있다. 공기 중의 자유 오존 가스는 미리 결정된 농도를 넘어설 때 해롭다는 것이 주목된다.
이에 관하여, 유럽 연합에서는 오존 농도를 위한 현재의 목표값은 대략 60nmol/mol인 120㎍/m3으로 보고되었다는 것이 주목된다. 이 목표값은 사용규제법규(Directive 2008/50/EC)를 따르는 모든 회원국이 따르며, 이는 요구사항으로서 공식화하기 위한 지정 날짜가 없이 장기간 목표로 설정되었다. 2008년 5월 미국에서, 미국환경보건국(EPA)은 오존 표준을 80nmol/mol에서 75nmol/mol로 낮추었다. 이는 보건국 자체의 과학자들 및 자문기관이 표준을 60nmol/mol로 낮출 것을 제안한 것에 불구하고 이루어진 것이다. EPA는 공중에 공기 오염 레벨을 설명하는 데에 도움이 되는 공기오염지수(Air Quality Index)를 개발하였으며, 현재 표준은 85에서 104nmol/mol의 8시간 평균 오존 몰농도를 "민감한 그룹에서 해로움"으로, 105에서 124nmol/mol을 "해로움"으로, 125에서 404nmol/mol을 "매우 해로움"으로 설명한다. 세계보건기구(WHO)는 51nmol/mol을 권장한다.
따라서 공기 중에 과도한 오존은 매우 제한되며, 오존을 사용하는 어떠한 살균 장치도 박테리아 등을 파괴하는 효과적인 농도를 제공하면서도 오존의 상당량을 공기 중으로 방출해서는 안된다.
상기의 내용을 확인한 본 출원인의 이전의 국제 출원에서, 믹서를 통한 물의 흐름을 감지하는 것은, 물이 압력 하에 믹서로 인가될 때 믹서에 압력의 증가를 모니터하도록 제안되었다. 이 방안은 효율적으로 동작하지 않았으며 다른 제어가 조사될 필요가 있었다.
본 발명이 해결하려는 과제는 효과적이고 적절한 양의 오존을 갖는 워터 스프레이를 생성하는 오존-기반 살균 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 압력 하에서 물이 제공되는 워터 주입구를 갖는 일반적으로 속이 빈 바디를 갖는 믹서; 워터 주입구에 의해 안내되는 물의 일반적으로 원뿔형 스프레이를 생성하는 스프레이 노즐; 오존이 풍부한 가스(ozone rich gas)를 위한 가스 주입구와 교류하는 접촉 챔버; 스프레이 노즐과 동축이며 스프레이 노즐로부터 이격된 접촉 챔버로부터의 출구 구멍; 및 스프레이 노즐을 통과하는 물의 유량을 감지하는 흐름 감지 장치를 포함하는 오존-기반 살균 장치가 제공되며, 흐름 감지 장치는 믹서를 통과하는 물의 흐름에 의해 유발되는 진동을 감지하는 전기적 흐름 감지 장치인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징들로서, 전기적 흐름 감지 장치는 믹서 바디에 제공된 포켓에 위치되고; 전기적 흐름 감지 장치는 믹서를 통과하는 물의 유량을 알려주는 신호를 생성하기 위한 압전 센서 및 적절한 관련 서킷을 포함하며; 압전 센서는 세팅형 물질에 내장되고, 일반적인 디스크 형태로서 센서 디스크의 양 표면들이 세팅형 물질에 견고하게 내장된 압전 센서의 외부 직경과 동심으로 부착된 작은 직경의 압축 가능한 디스크를 가지며, 하나의 디스크의 중앙에 작은 홀은 압전 센서의 일 면 상에 중심 영역에서 세팅형 물질을 압전 센서와 접촉하기 위하여 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징들로서, 관련 서킷은 믹서 바디 내에 내장된 인쇄 회로 기판으로 운반되고; 인쇄 회로 기판은 믹서 바디에 포켓 내에 내장되며; 흐름 감지 장치 및 관련 서킷은 오존이 풍부한 가스를 위한 가스 주입구에 구동적으로 연결된 오존 제네레이터를 활성화 및 비활성화하도록 배열되고; 흐름 감지 장치 및 관련 서킷에 의해 출력된 신호는 오존 제네레이터에 공기를 공급하는 팬을 구동적으로 활성화 및 비활성화하며, 팬의 활성화는 오존 제네레이터의 활성화가 일어나기 전에 수행되고 팬의 비활성화는 오존 제네레이터의 비활성화가 일어난 후에 수행되며; 팬은 스프레이 노즐을 통과하는 물의 유량에 의존하여 다른 속도로 작동될 수 있도록 제공된다.
본 발명의 추가적인 특징들로서, 출구 구멍의 직경은 그 위치에 원뿔형 스프레이의 직경과 실질적으로 대응하여, 사용 시 원뿔형 스프레이의 외부와 출구의 주변부 사이에 실질적으로 자유 공간이 존재하지 않고; 접촉 챔버 자체는 출구 구멍의 직경보다 큰 횡단면 크기를 가지며; 오존이 풍부한 가스를 위한 가스 주입구는 접촉 챔버와 측면으로 합쳐진 가스 주입 챔버에, 워터 주입구의 축과 평행하되 측면으로 오프셋된 축을 갖는다.
믹서 바디는 바람직하게 출구 구멍을 정의하는 슈라우드 형태의 제1 부분과; 출구 구멍 반대편의 개방 단부에서 워터 주입구, 가스 주입구 및 스프레이 노즐을 통한 워터의 유량을 감지하는 전기적 흐름 감지 장치를 수용하기 위한 포켓을 정의하는 제2 부분을 수용하는 개방 단부;로 구성되며, 바디의 제2 부분은 플러그형 방식으로 바디의 슈라우드 부분의 개방 단부에 수용된다.
워터 주입구는 탭 또는 다른 관형 워터 분사 요소의 스크류 나사형 분사구에 직접적인 활용을 위해 스크류 나사형 소켓으로 구성된다.
본 발명의 두번째 양태에 따르면, 앞서 정의된 믹서; 믹서 내에 오존이 풍부한 가스들을 위한 가스 주입구와 구동적으로 연결된 오존 제네레이터; 및 흐름 감지 장치 및 관련 서킷에 연결된 제어 서킷;을 포함하는 오존-기반 살균 장치를 제공하며, 제어 서킷은 접촉 챔버로부터 출구 구멍을 차지하는 물의 적절한 스프레이 콘(cone) 형상이 퍼지도록 요구되는 믹서를 통과하는 물의 최소 유량에 대응하여 흐름 감지 장치 및 관련 서킷으로부터 신호가 들어오면 오존 제네레이터가 활성화되도록 구성되고, 신호가 상기 최소 유량보다 적게 들어오면 오존 제네레이터를 비활성화하도록 구성된다.
본 발명의 실험으로 스프레이의 무수히 많은 물방울들을 이끄는 오존이 풍부한 가스를 얻은 것이 주목되며, 오존은 그 자체의 가능한 전자기 또는 정전기와 같은 어떠한 방식으로 물에 용해될 오존의 적절한 비율없이 물방울의 표면에 부착된다고 여겨진다. 이러한 원리는 물에 정상적으로 용해되는 오존의 양보다 물에 의해 운반되는 양이 더 많다는 것을 가리키는 날짜에 따른 실제적인 측정들이 이를 설명한다. 날짜를 통한 실험들은 또한, 살균 스프레이 주위의 공기 중에 실질적으로 자유 오존이 없다는 사실과 소비된 물에 남아있는 오존이 거의 또는 전혀 없다는 사실을 밝혔다. 본 발명의 실시예는 최적의 오존 사용에 한걸음 나아갔으며, 그 살균 작용에 있어서 높은 효율을 가능하게 한다.
스프레이의 물방울들에 존재하는 오존 분자들의 첨부된 또는 다른 사항들의 메커니즘은 아직 완전히 이해되거나 기술적으로 완전히 도달하지 않았으며, 날짜에 따른 실험들은 스프레이에 의해 발전된 물방울의 크기가 바람직하게 10에서 50㎛이고, 워터 스프레이 콘 형상이 바람직하게 35°에서 45°사이의 콘 각도를 갖는 것을 가리킨다. 또한, 팬에 의한 흐름 및 출구 구멍의 원뿔형 스프레이 밖으로의 흐름에 의해 생성된 압력의 감소는 약간의 음압으로, 워터의 10mm의 차수(100Pa)으로 접촉 챔버 내에 유지된다. 이에 대하여, 또 다른 실험들은 팬을 완전히 벗어나 실시할 수 있는지와 접촉 챔버 내에 생성된 음압과 오존 제네레이터를 통해 믹서로의 자연적인 흐름 경로에 크게 의존하는 지를 알려줄 것이다.
본 발명의 상기 특징 및 다른 특징들은 보다 자명해질 것이며, 본 발명의 다양한 모든 양태들을 포함하는 하나의 실시예가 첨부된 도면에 따라 설명될 것이다.
본 명세서에 포함되어 있음.
도 1은 본 발명에 따른 오존-기반 살균 장치의 다양한 구성들의 개략적인 도면이다.
도 2는 덮개가 제거된 도 1에 도시된 장치에 사용되는 오존 제네레이터의 도면이다.
도 3은 다른 구성들을 도시하기 위하여 특정 구성들이 제거된 오존 제네레이터의 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 믹서의 분해 사시도이다.
도 5는 도 1 및 도 4에 도시된 믹서의 수직 단면도이다.
도 6은 믹서의 평면도이다.
도 7은 압전 소자 검출 서킷의 서킷을 나타내는 블록 서킷 다이어그램이다.
도 8은 압전 센서 및 관련 서킷으로부터 믹서를 통한 유량에 대한 수압으로의 출력 변화를 보여주는 그래프이다.
도면에 도시된 본 발명의 실시예에서, 오존-기반 살균 장치는 워터 공급 탭(4) 또는 관형 출구를 갖는 다른 형태의 워터 공급 장치로부터 스크류 나사형 출구에 직접적으로 연결되기 적합한 소켓과 함께 압력에 의해 물을 제공하는 워터 주입구(water inlet)로서 스크류 나사형 소켓(screw threaded socket)(3)을 갖는 일반적으로 속이 빈 바디(hollow body)를 갖는 믹서(mixer)(2)를 포함한다.
오존이 풍부한 가스(ozone rich gas)를 위한 가스 주입구(5)는, 워터 주입구 주위의 다른 일반적으로 원통형의 접촉 챔버(contact chamber)(7)와 측면적으로 합쳐지는 가스 주입 챔버(6)를 갖는 워터 주입구의 축과 평행하되 측면적으로 오프셋된 축을 갖는다. 믹서는 워터 주입구의 경로(도 5 참조)에 의해 안내되는 물의 일반적으로 원뿔형 스프레이(11)를 생성하는 선회기(swirler)(9)(도 4 참조)를 포함하는 스프레이 노즐(8)을 가져서, 원뿔형 스프레이는 접촉 챔버로 안내되고 그들로부터 이격된 동심축으로 줄어드는 직경의 출구 구멍(12)을 향한다. 접촉 챔버 자체는 출구 구멍(outlet aperture)의 직경보다 더 큰 횡단면의 크기를 갖는다. 스프레이 노즐은 워터 주입구와 동심축을 이루고 노즐 자체는 일반적으로 접촉 챔버의 중심에 위치된다.
출구 구멍의 직경은 노즐로부터 떨어진 곳에서 원뿔형 스프레이의 외부 직경에 실질적으로 대응하여, 실질적으로 원뿔형 스프레이의 외부와 출구 주변 사이에 자유 공간이 존재하지 않는다. 실제로, 사용하는 동안, 원뿔형 스프레이의 외부 먼 영역(outer perimeter)은 외부 구멍의 주변부에 의해 얇게 컷 오프(cut off)될 수 있으며, 스프레이가 확장되어 출구의 먼 영역 상에 더 큰 물방울이 합쳐지도록 하지 않기 위한 제어가 수행된다.
믹서 바디의 구성에 관하여, 믹서 바디는: 출구 구멍을 정의하는 슈라우드(shroud) 형태의 제1 부분(15)과; 워터입구, 가스 입구, 및 워터 입구와 가스 입구 사이에 포켓(17)을 정의하는 제2 부분(16)을 수용하는 외부 구멍 반대편의 개방 단부(opening end);로 구성된다. 일례로, 가스 주입 챔버 및 접촉 챔버의 측면적 병합은 포켓 측면 및 아래에서 일어난다.
바디의 제2 부분은 플러그형 방식으로 바디의 슈라우드 부분의 개방 단부에 수용되며, 이는 첨부된 도면의 도 4로부터 보다 자명해질 것이다. 믹서 바디의 제1 및 제2 부분들 모두는 적절한 오존 저항 물질로부터 인젝션 몰드(injection moulded) 또는 다이 캐스트(die cast)될 수 있고, 두 부분들은 초음파 용접(ultrasonic weld), 용제 용접(solvent welding) 및 접합(adhesive)을 포함하는 어떠한 적절한 방식으로 함께 영구적으로 밀봉될 수 있다. 포켓으로의 개방부는 도 4에 도시된 것처럼 유연한 코드 이음부(flexible cord collar)(19)를 가질 수 있는 적절한 닫힘부(closure)(18)에 의해 닫힐 수 있다.
믹서는 압전 센서(piezoelectric sensor)(21)의 형태인 흐름 감지 장치를 포함하는 바, 압전 센서는 압전 센서에 의해 생성되는 신호들을 증폭하고 제어 서킷을 적절하게 구동하기 위한 출력을 제공하는 인쇄 회로 기판(PCB)(22)에서 생성된 전기 신호의 형태로 관련 서킷에 연결되고, 이는 이하에서 더 상세히 설명된다.
압전 센서가 믹서를 통과한 물에 의해 생성된 진동에 의해 적절하게 활성화되는 것을 보장하기 위하여, 압전 센서 자체 및 인쇄 회로 기판 형태(22)의 관련 서킷은 믹서 바디 내의 포켓(17)에 수용되고 포켓 내에 남은 공간은 적절한 세팅형 물질(settable material)로 채워진다. 세팅형 물질은 따라서 생성된 진동이 적절하게 압전 센서로 전환되는 것을 보장할 것이다.
바람직한 하나의 배열에서, 압전 센서는 압축될 수 있는 얇고 작은 직경을 갖는 예를 들어 폼 디스크의 형태이며, 디스크(23)는 센서의 양쪽 표면에 동심으로 부착된다. 폼 디스크의 작은 외부 직경은 압전 센서의 외부 주변부가 세팅형 물질에 견고하게 내장되도록 한다. 소켓에 가까이 있는 폼 디스크의 중앙에 작은 홀(24)(도 4 참조)은 세팅형 물질이 압전 센서 일 측의 중심 영역에서 압전 센서와 접촉하도록 한다. 이는 폼이 압전 센서의 향상된 진동과 함께 그에 따라 향상된 출력을 갖는 결과로서, 압전 센서 주변부 주위에 견고하게 고정되고 작은 홀(24)을 차지하는 세팅형 물질의 작은 필러(도 5의 24a)에 의해 활성화되는 압전 센서가 증가된 움직임을 나타내는 효과가 있다.
물론, 압전 센서는, 물이 노즐을 통과하여 그 진동이 일반적으로 물의 유량에 따른 진동수로 변화함에 따라 물에 의해 설정되는 진동에 민감하다. 도 8은 압력에 따른 유량의 변화와, 압전 센서 및 관련 서킷으로부터의 출력을 도시한 그래프이다.
마이크로프로세서(41)는 바람직하게 인쇄 회로 기판에 포함되며, 이는 다른 전자 센서들이 노즐 상에 스위칭 및 예를 들어 유량 자체에 스위칭를 할 수 있는 솔레노이드로 제어되는 워터 벨브와의 연결을 위한 적외선 근접 센서(42)와 같은 믹서 서킷에 포함되도록 한다. 따라서 센서는 예를 들어 소변기에 오존화된 수세식 워터 상에 스위칭을 위해 사용될 수 있다.
간단한 완성도를 위해, 전자 서킷의 예는 도 7에서 블록 다이어그램 형태로 도시된다. 압전 센서로부터의 출력은 먼저 로우 패스 필터(43)를 통과한 후 증폭기(44)를 통과한다. 증폭된 신호는 정류기(46) 및 그에 따른 로우 패스 필터(47)를 따라서 하이 패스 필터(45)를 통과한다. 물론, 전자 서킷은 진동 센서가 활성화될 때를 가리키는 LED(48)를 포함할 수 있다. 또한, 믹서 내에 LED의 추가적인 기능 또는 추가적인 LED는 매 15초의 플래쉬(flashing) 시간 간격을 보여주어 정제된 요소들이 올바르게 주입되는 것을 도와주는 것과 같이 사용자에게 다른 정보를 제공할 수 있다. 이는 또한 적색광(녹색 또는 청색광과 반대인)의 플래쉬 순서에 의한 에러 또는 유닛 결함을 보여줄 수 있다. 인쇄 회로 기판은 오존 제네레이터와의 연결을 위한 통신 커넥터(49)를 구비할 수 있으며, 이하에서 더 설명된다.
일반적으로 알려진 구성이자 코로나 방전 타입(corona discharge type)의 분리된 오존 제네레이터(ozone generator)(25)는 믹서에 오존이 풍부한 가스를 제공하는 가스 주입구(5)에 적절한 튜브(26)로 구동적으로 연결된다. 그러나 오존 제네레이터는 본 발명의 요소들을 구동하도록 설계되며 오존 제네레이터 하우징 내에 인쇄 회로 기판(27)(도 3 참조) 상에 제어 서킷을 내장한다.
오존 제네레이터는 또한, 인쇄 회로 기판(22) 및 믹서 내에 포켓에 압전 센서(21)에 낮은 DC 전압으로 전기 에너지를 공급하고 압전 센서에 반응하여 생성된 신호를 오존 제네레이터 하우징 내의 제어 서킷에 이송하도록 제공되는 통신 케이블(28)에 의해 믹서에 연결된다.
제어 서킷은 적절한 케이블(31)에 의해 주 전기 전력 출력 공급기와 연결하기 위한 적절한 변압기 및 정류기를 포함한다. 제어 서킷은 신호가 믹서를 통해 물의 미리 결정된 최소 유량을 따라 믹서로부터 들어오면 코로나 방전 오존 제네레이터 유닛(32)을 활성화하도록 구성되며, 이 신호는 접촉 챔버로부터 출구 구멍을 차지하는 물의 스프레이 콘 형상의 퍼짐을 따를 것이다. 제어 서킷은 유사하게 믹서로부터 수용된 신호가 상기 최소 유량보다 적으면 오존 제네레이터 유닛을 비활성화한다. 이러한 방식으로, 오존의 생성은 믹서를 통한 물의 적절한 흐름으로 제어되며, 오존은 결과적으로 공기 내로 방출될 수 없다.
본 발명의 실시예에서, 오존 제네레이터는 또한, 오존 제네레이터를 통과하여 믹서의 접촉 챔버 내로 공기를 불어넣기 위한 다양한 속도의 원심 팬(centrifugal fan)(33)을 포함한다. 원심 팬은 실질적으로 다양한 속도의 DC 전기 모터(35)에 의해 구동되는 일반적인 원심 임펠러(centrifugal impeller)(34)를 갖는다. 다양한 속도의 전기 모터는 압전 센서로부터 들어온 신호들에 따라 제어 서킷에 의해 제어되며, 팬은 오존 제네레이터의 활성화가 일어나기 이전에 활성화되고, 오존 제네레이터의 비활성화가 일어난 후에 비활성화된다.
사용 동안, 활성 살균제로서 사용되는 오존을 운반하는 물의 살균 스프레이는 접촉 챔버를 통과하여 출구 구멍 밖으로 나가는 스프레이로 생성되어, 오존은 앞서 설명한 바와 같이 출구 밖으로 스프레이되어 운반된다.
살균 장치의 작동은 먼저 탭을 열어 물이 믹서를 통해 흐르도록 하고, 유량이 최소 레벨, 예를 들어 대략 분당 1.3리터, 바람직하게는 분당 1.6에서 2리터 사이에 도달하면 제어 서킷은 먼저 DC 모터를 켜서 팬을 구동하여 공기 흐름이 코로나 방전 유닛(32)으로 흐르도록 하고, 그 후 코로나 방전 유닛의 고전압 서킷이 오존을 생성하는 것을 시작하도록 동력이 공급된다. 이러한 과정은 생성되는 모든 오존이 믹서를 통해 운반되도록 한다. 제어 서킷은 또한 공기가 흐르고 오존이 생성되는 것을 알려주는 블루 LED와 같은 지시 광을 켤 수 있다.
탭이 열림에 따라 노즐 내에 추가의 압전 센서는 제어 서킷으로 전송될 증가된 흐름의 신호를 유발하여, 제어 서킷은 증가된 유량에 따라 공기 흐름을 증가시키기 위해 팬 속도를 조정한다. 따라서 살균 장치는 물의 유량을 감지하고, 물의 유량이 증가될 때 믹서로의 오존의 증가된 양을 공급하는 능력을 갖는다.
혼합된 오존과 물은 뚜렷한 물방울/스프레이 형태로 노즐을 떠나서 세정되어야 할 목표물에 분사된다.
따라서 공기는 압전 센서 및 관련 서킷으로부터 받은 신호에 따라 변하는 속도로 코로나 방전 유닛을 통해 팬에 의해 이동된다. 이 경우, 압전 센서는 선회기 및 믹서의 노즐을 통한 물의 통과에 의해 생성된 진동을 감지하며, 진동의 특성들은 믹서를 통해 물의 유량에 따라 변화할 수 있다.
일 실시예에서 제공된 실험 장치에서, 다음의 압력은 물의 유량 및 팬 속도에 따른 물의 오존 함량의 결과를 표 1에 나타낸다.
압력(bar) 유량(liter/min) 팬 속도(RPM) 오존 농도(ppm)
2 1.3 2000 26
2500 29
3000 29
2.5 1.5 2000 26
2500 28
3000 28
3 1.7 2000 22
2500 25
3000 25
3.5 1.8 2000 22
2500 25
3000 25
4 1.9 2000 22
2500 23
3000 24
앞서 설명한 바에도 불구하고, 믹싱 챔버를 통해 이동한 스프레이의 가상적인 실험에 의해, 믹싱 챔버 내에 생성된 약간 감소된 압력은 오존 제네레이터를 통해 만족스러운 공기의 흐름을 제공하기에 충분할 수 있으나, 그에 따라 팬과 그의 관련 제어부들은 결과적으로 비용 절감에 충분하지 않을 수 있다. 그러나, 이러한 예에서, 물 공급의 압력은 워터 주요부들로부터 이용 가능한 미리 결정된 실제적인 범위 내에서 비교적 일정할 수 있다.
수치적 변형 및 활용들은 본 발명을 위해 가능하다. 따라서, 예를 들어 휴대 가능한 유닛이 워터 리저버(water reservoir), 베터리 팩(battery pac) 및 세분화된 랜스(atomizing lance)로 어깨에 맬 수 있는 자가 함유(self contained shoulder slung) 유닛으로서 생성될 수 있다. 사용자는 체육관이나 큰 부피의 물을 용인할 수 없는 다른 큰 장소를 위하여 장치를 사용하여 살균하며 그 영역 주위로 걸어다닐 수 있다.
노즐은 세정 사이클 동안 일정한 위생 스프레이를 공급하기 위하여 식기세척기에 부착될 수 있다. 이 배열은 전기를 절약하기 위하여 식기 세척기가 그 작동 온도를 감소시키도록 할 수 있다.
노즐은 마켓, 교통수단, 또는 다른 적절한 환경과 같은 다양한 상황에서 냉각 및 살균하기 위하여,신선한 생산물에 냉각 미스트(mist)를 생성하는 시스템의 오버헤드 미스팅(overhead misting) 형태로 부착될 수 있다.
장치는 컨베이어에 터널에 사용될 수 있으며 다중의 노즐들은 살균이 필요한 큰 부피의 대상물들을 위해 터널의 길이를 따라 이격되어 배치될 수 있다. 이러한 배열은 생선 패킹 상자나 다른 신선한 제품의 패킹 상자를 살균하기 위해 사용될 수 있다. 이 시스템은 또한 패킹된 큰 부피의 신선한 제품 상에 위생 처리 및 살충제를 제거하기 위해 사용될 수 있다.
살균 장치는 수세식의 소변기 내에 오존이 함유된 물을 스프레이 하기 위하여 소변기에 연결될 수 있다. 이 방식으로, 박테리아 및 악취는 감소될 수 있다.
유닛은 예를 들어 세면대에 결합된 벽 설치 유닛(wall mounted unit) 또는 언더 카운터(under-counter)일 수 있다.
본 발명의 수치적 변형은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 존재할 수 있다.

Claims (14)

  1. 압력 하에서 물이 제공되는 워터 주입구를 갖는 속이 빈 바디를 갖는 믹서;
    워터 주입구에 의해 안내되는 물의 원뿔형 스프레이를 생성하는 스프레이 노즐;
    오존이 풍부한 가스를 위한 가스 주입구와 교류하는 접촉 챔버;
    스프레이 노즐과 동축이며 스프레이 노즐로부터 이격된 접촉 챔버로부터의 출구 구멍; 및
    스프레이 노즐을 통과하는 물의 유량을 감지하는 흐름 감지 장치를 포함하는 오존-기반 살균 장치로서,
    접촉 챔버 자체는 출구 구멍의 직경보다 큰 횡단면 크기를 갖고,
    흐름 감지 장치는 믹서를 통과하는 물의 흐름에 의해 유발되는 진동을 감지하고, 스프레이 노즐을 통과하는 물의 유량을 알려주는 신호를 생성하기 위한 압전 센서 및 관련 서킷을 포함하고,
    압전 센서의 주변부는 세팅형(settable) 물질에 내장되는 전기적 흐름 감지 장치인 오존-기반 살균 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    전기적 흐름 감지 장치는 믹서 바디에 제공된 포켓에 위치되는 오존-기반 살균 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    압전 센서는 센서 디스크의 양 표면들이 세팅형 물질에 견고하게 내장된 압전 센서의 외부 직경과 동심으로 부착되는 작은 직경의 압축 가능한 디스크 형태를 가지며,
    하나의 디스크의 중앙에 작은 홀은 압전 센서의 일 면 상에 중심 영역에 세팅형 물질을 압전 센서와 접촉하기 위하여 제공되는 오존-기반 살균 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    관련 서킷은 믹서 바디 내에 내장된 인쇄 회로 기판 상에 운반되는 오존-기반 살균 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    인쇄 회로 기판은 믹서 바디의 포켓 내에 내장되는 오존-기반 살균 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    흐름 감지 장치 및 관련 서킷은 오존이 풍부한 가스를 제공하는 가스 주입구에 구동적으로 연결된 오존 제네레이터를 활성화 및 비활성화하도록 배열된 오존-기반 살균 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    흐름 감지 장치 및 관련 서킷에 의해 출력된 신호는 오존 제네레이터에 공기를 공급하는 팬을 구동적으로 활성화 및 비활성화하며, 팬의 활성화는 오존 제네레이터의 활성화가 일어나기 전에 수행되고, 팬의 비활성화는 오존 제네레이터의 비활성화가 일어난 후에 수행되는 오존-기반 살균 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    팬은 스프레이 노즐을 통과하는 물의 유량에 의존하여 다른 속도로 작동될 수 있는 오존-기반 살균 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    출구 구멍의 직경은 그 위치에 원뿔형 스프레이의 직경과 대응하여, 사용 시 원뿔형 스프레이의 외부와 출구의 주변부 사이에 자유 공간이 존재하지 않는 오존-기반 살균 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    오존이 풍부한 가스를 위한 가스 주입구는 접촉 챔버와 측면으로 합쳐진 가스 주입 챔버에, 워터 주입구의 축과 평행하되 측면으로 오프셋된 축을 갖는 오존-기반 살균 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    믹서 바디는, 출구 구멍을 정의하는 슈라우드 형태의 제1 부분; 및 출구 구멍 반대편에서 워터 주입구, 가스 주입구 및 스프레이 노즐을 통과하는 물의 유량을 감지하는 전기적 흐름 감지 장치를 수용하기 위한 포켓을 정의하는 제2 부분을 수용하는 개방 단부;로 구성되며, 바디의 제2 부분은 플러그 방식으로 바디의 슈라우드 부분의 개방 단부에 수용되는 오존-기반 살균 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    워터 주입구는, 탭 또는 다른 관형 워터 분사 요소의 스크류 나사형 분사구에 직접적인 활용을 위하여, 스크류 나사형 소켓으로 구성되는 오존-기반 살균 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
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